امکان‌سنجی جایگزینی انرژی خورشیدی بمنظور تأمین انرژی‌های مختلف مخصوصاً شیرین‌سازی آب مورد نیاز یک ساختمان

الموضوعات :

اسماعیل محیسن پور ¹ , محمد علی احیایی ² , اشکان عبدالی سوسن ³

1 - دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه تخصصی مهندسی انرژی و اقتصاد، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه آزاد واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران.
2 - استادیار گروه فنی و مهندسی ، واحد پردیس، دانشگاه آزاد اسلامی،تهران، ایران. ،
3 - استادیار گروه فنی و مهندسی، واحد آستارا، دانشگاه آزاد اسلامی، آستارا، ایران .* (مسوول مکاتبات)

تاريخ الإرسال : 21 الأربعاء , شوال, 1442 تاريخ التأكيد : 15 الأربعاء , صفر, 1443 تاريخ الإصدار : 19 الأحد , رجب, 1443

الکلمات المفتاحية: پنل خورشیدی, اسمز معکوس, بازدهی داخلی, بازگشت سرمایه, اکسرژی,

ملخص المقالة :

زمینه و هدف: امروزه جهان با کمبود آب شیرین مواجه است و برای غلبه بر این موضوع مهم، تمام کشورهای دنیا به دنبال شیرین سازی آب به روش‌های مختلف هستند تا نیاز کشور خود را تأمین کنند. استفاده از انرژی‌های تجدید پذیر روش مناسبی برای تأمین انرژی مورد نیاز در این واحدها به حساب می‌آید. روش بررسی: در این پژوهش در ابتدا با استفاده از داده‌های اولیه میزان بار الکتریکی یک واحد مسکونی واقع در شهر بندرعباس، برای ماه‌های مختلف سال محاسبه گردید و با در نظر گرفتن میزان برق مصرفی مورد نیاز، میزان بار گرمایشی و سرمایشی با استفاده از نرم افزار Carrier بدست آمد. همچنین با استفاده از داده‌های موجود، انرژی مورد نیاز برای دستگاه آب شیرین کن و میزان مساحت مورد نظر برای پنل خورشیدی محاسبه گردید. پس از تحلیل داده‌های بدست آمده از لحاظ انرژی و اکسرژی در بین روش‌های شیرین سازی آب، روش اسمز معکوس انتخاب گردید که منبع مورد نیاز از طریق آب دریا تأمین می‌گردد. یافته‌ها: بیشترین مساحت مورد نیاز پنل خورشیدی برای تأمین بار الکتریکی واحد مسکونی حدود 134 مترمربع است و توان تولید حدود 9 کیلووات برق را دارا می‌باشد و بازدهی اکسرژی این پنل ها در بیشترین میزان خود به حدود 25 درصد می‌رسد. همچنین در طول شبانه روز حدود 220 لیتر آب آشامیدنی برای 4 نفر اعضای خانواده تولید می‌گردد. از نظر اقتصادی نیز بازگشت سرمایه حدود 7 سال و با بازدهی داخلی 17 درصد است. بحث ونتیجه گیری: بر اساس توان تولیدی از پنل خورشیدی در ماه‌هایی از سال مثل فصل زمستان که نیاز کمتری به تولید انرژی است، می‌توان برق اضافی تولید شده را به شبکه توزیع انتقال داد تا به درآمد زایی سیستم کمک کرد. از نظر اقتصادی با توجه به فراهم شدن سرمایه اولیه در این واحد مسکونی، می‌توان یک سیستم مستقل از شبکه توزیع ایجاد نمود که آب شیرین مورد نیاز برای واحد مسکونی را نیز تأمین کند و برای مناطقی که با کمبود آب شرب مواجه هستند ، پیشنهاد می گردد.

المصادر:

1. Siahkalrodi, M., Spring 2017. Water desalination processes, Khajeh Nasir Tusi University, Tehran, Iran. (In Persian)


2. Hooshmand, P., Shafiea, B., Winter 2016.Experimental study of a combined 1.5liter evaporative solar water desalination system using heat pipe and solar panel, Iranian Journal of Mechanical Engineering Tehran.Iran. (In Persian)


3. Mathioulakis, E., Belessiotis, V., Delyannis, E., 2007. Desalination by using alternative energy: Review and state-of-the-art desalination, Vol.203, pp. 346-365.


4. Word Bank Group, 2020.Photovoltaic Power Potential:https://rapano.ir/solar_irradiance/.


5. Tu, L., Nghiem, D., Chivas, A.R., 2010. Boron removal by reverse osmosis membranes in seawater desalination applications, Separation and Purification Technology, Vol.75, pp. 87-101.


6. Yargholi, R., Hosseinzadeh, S., Bidi, M., Naseri, A., 2020. Modeling and advanced exergy analysis of integrated reverse osmosis desalination with geothermal energy, Water Supply, Vol.20, pp. 984-996.


7. Du, Y., Xie.L., Liu, J., Wang, Y., Xu, Y., Wang, S., 2014. Multi-objective optimization of reverse osmosis networks by lexicographic optimization and augmented epsilon constraint method, Vol.333, pp. 66-81.


8. Bellos, E., Pavlovic, S., Stefanovic, V., Tzivanidis, C., 2019. Parametric analysis and yearly performance of a trigeneration system driven by solar‐dish collectors. International Journal of Energy Research, Vol.43, pp.1534-1546.


9. Shaygan, M., Ehyaei, M.A., Ahmadi, M., 2019. Energy, exergy, advanced exergy and economic analyses of hybrid polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cell and photovoltaic cells to produce hydrogen and electricity, Journal of Cleaner Production, Vol. 234, pp.1082-1093.


10. Bellos, E., Pavlovic, S., Stefanovic, V., Tzivanidis, C., 2019. Parametric analysis and yearly performance of a trigeneration system driven by solar‐dish collectors. International Journal of Energy Research, Vol.43, pp.1534-1546.


11. Edalati, S., Ameri, M., Iranmanesh, H., Gholampour, M., 2016. Technical and economic assessments of grid-connected photovoltaic power plants: Iran case study, 114, pp. 923-9.


12. Khoshgoftar Manesh, M., Ghadikoleai, M.H., Shojaei, R., Vazini, R., Caroline, V., 2021.Integration of a Combined Cycle Power Plant with MED-RO Desalination Based on Conventional and Advanced Exergy, Exergoeconomic, and Exergoenvironmental Analyses Processes, Vol.9, pp. 59.

1. Atab, M., Smallbone, A., Roskilly, R., 2019. Exergy Analysis of Reverse Osmosis for Potable Water and Land Irrigation, International Journal of Chemical and Molecular Engineering, Vol.13, pp. 118-122.